1、细胞的能量通货ATP案例设计【教学目标】1.知识与技能（1）简述ATP的化学组成和特点。（2）写出ATP的分子简式。（3）解释ATP在能量代谢中的作用。2.过程与方法（1）通过ATP与ADP相互转化关系,认识ATP在细胞中作为能量通货的原因。（2）通过分析，比较在生物体生命活动中，ATP如何生成又如何消耗，找出能量代谢的规律。3.情感态度与价值观（1）激发学生的学习兴趣和渗透热爱自然和生命的情感教育。（2）通过对课本P90图57进行补充和完善，以调动学生学习积极性,培养主动参与的学习态度,培养用准确的科学术语阐述观点和进行合作学习的态度。【重难点】1.ATP化学组成的特点及其在能量中的作用。2
2、.ATP与ADP的相互转化。【教学方法】探究法、讲述法、讨论法、问题驱动法。【教学过程】【问题情境】大家(我们)来看一下，这是什么生物，它的一个非常显著的特点是什么？科学家利用萤火虫发光原理，研制了ATP荧光检测仪。ATP荧光检测仪是卫生、医药、食品、贸易等部门的专用检测设备，可用于物体表面卫生状况的快速测定。它为什么可以进行物体表面卫生状况的快速测定呢？原理1是ATP荧光检测仪利用ATP 能使“荧光素酶荧光素”溶液发光快速检测ATP。（这个溶液可用萤火虫尾部的荧光器制成。）为什么测了ATP之后就可以测卫生状况了呢？原理2由于所有生物活细胞中含有一定量的ATP，所以ATP含量可以清晰地表明样品
3、中微生物与其他生物残余的多少，用于判断卫生状况。【说明】所有生物活细胞中含有一定量的ATP说明这个物质对活细胞很重要。ATP 能使“荧光素酶荧光素”溶液发光说明ATP这种物质能提供能量。【问题】我们在元素和化合物这一章学过的细胞中能提供能量的物质还有哪些？任务1 寻求生命活动的直接能源物质【提出问题】糖类、脂肪等物质能不能使“荧光素酶荧光素”溶液发光呢？ATP真的能使“荧光素酶荧光素”溶液发光吗？【作出假设】【设计实验】实验目的：探究能使“荧光素酶荧光素”溶液发光的物质。实验材料：萤火虫的萤光器制成“荧光素酶荧光素”溶液， ATP溶液，等浓度的葡萄糖溶液，脂肪溶液，蒸馏水，A、B、C、D四支试
4、管及其他实验所需材料。实验设计： 实验现象： 实验结论： 由此我们可以得到的实验结论是什么？ATP的能量可以被利用（直接利用）。【过渡】那是不是意味着糖类、脂肪等有机物中的能量就不能被生命活动利用了呢？【课件】是不能被直接利用。【课件】糖类等能源物质中的能量只有转化为ATP中的能量才能被生命活动直接利用。可以打个比喻：【课件】糖类、脂肪等物质储存的能量不能直接被生命活动利用，就好比支票或存折不能直接到市场上去购买商品。支票或存折只有在固定的银行才能兑换成货币，才能在市场上直接使用，就好比糖类、脂肪等物质储存的能量只有转化为ATP中的能量才能被生命活动直接利用。ATP就相当于货币。【课件】所以就
5、有了我们这节课的标题：细胞的能量“通货”ATP。【课件】也就有了我们对ATP的第一印象（第一个认识）。【课件】【问题】基于对ATP生理功能的理解。我们来看下面这种情况，你将采取怎样的措施？为什么？【课件】【情境】假设现在有一个人因饥饿造成急性休克，周围可用的药品有：葡萄糖口服液、葡萄糖注射液和ATP针剂。如果你是医生，你会采取什么措施？ 【图片】【过渡】AT作为一种药物，可以治疗很多种疾病，ATP作为一种物质对维持细胞生命活动起着至关重要的作用，也是科学家历来重点研究的物质之一。1997年诺贝尔化学奖的一半授予了美国的保罗博耶和英国的约翰沃克，以表彰他们在进行ATP方面研究所取得的成就。假如你
6、是科学家，在知道了ATP的重要性和对ATP的初步了解之后，你打算对ATP这样一个物质的哪一方面作进一步研究（了解）。必需具备什么样的特点：分子量不能太大，要能很顺利的到达细胞任何需要能量的地方。分子结构不太稳定，能量很容易释放出来。含量？要能接受糖类等能源物质释放的能量等等。这些问题都非常值得我们关注和研究，首先我们就ATP的结构来展开探讨。下面我们要做的是构建出ATP分子结构。任务2 构建ATP的分子结构模型【板书】2.ATP的分子结构阅读教材第88页第2自然段，根据学案所提供的图片，【动动手】用代表腺苷，用代表磷酸，、代表相应化学键，完成ATP模型构建。并根据汇报提纲概括和展示对构建的模型
7、的思考。汇报提纲：（1）中文名称： （教师根据中文名称顺便解释一下ATP【副板书】）（2）结构简式：（3）A： P： ：（4）30个“A”，65个“P”，25个“”能构成多少个ATP？同时弄清ATP的中文名称，结构简式和A、P、分别代表什么意义？根据ATP的结构简式，形成一个ATP需要几个A，几个P，几个高能磷酸键？问题就出在“”上，只有25个，形成一个ATP需要2个“”所以只能形成12个ATP。【问题】这个“”为什么叫它高能磷酸键？【任务3】构建ATP与ADP相互转化模型及能量来源和利用【过渡】那么什么是腺苷呢？【讲述】大家对腺苷可能还不熟悉，其实它由两个我们非常熟悉的分子组成腺嘌呤+核糖【
8、边画边讲】PPP腺嘌呤核糖磷酸基团腺嘌呤+核糖【问题】再加一个磷酸基团有没有谁知道是什么？（RNA的基本组成单位，腺嘌呤核糖核苷酸）【问题】通过高能磷酸键再加两个磷酸基团呢？【过渡】也就是说磷酸基团可以通过反应一个个连到腺苷上，也可以通过反应一个个脱离下来，最容易脱离下来的磷酸基团是远离A的，脱下后的一个“P”是游离的磷酸，用Pi表示，【副板书】剩下的A会变形成什么呢？根据ATP的中文命名，中文名称叫什么？中文名：二磷酸腺苷，英文名ADP。【副板书】这样反应物有了（ATP），反应产物有了（ADP+Pi）请学生写出反应方程式：【板书】ATP 酶 ADP +Pi+能量 （讲述方程式的规范性）【问题
9、】这个过程释放的能量被用在哪儿了呢？深度思维2：ATP合成水解反应的再研究，归纳ATP的利用ATP 水解成ADP释放的能量有哪些用途？【问题】ATP水解成ADP所释放的能量用到哪里去了？（形成ATP的能量能不能来自ATP的水解）ATP水解成ADP所释放的能量用到生命活动中去了。教师追问：能否具体一点，哪些生命活动呢？学生活跃：比如大脑思考，萤火虫发光、电鳗发电，离子的主动运输，肌肉收缩，吸能反应，植物开花，胃肠蠕动，人的睡觉等等方面都用到能量。【过渡】这些生命活动是否真的需要ATP直接提供能量呢？我们选一个刚学过的主动运输设计实验来探究一下。深度思维3：ATP利用的进一步实验探究提出问题：探究
10、主动运输是否需要消耗ATP作出假设：实验设计：背景资料：HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。已知番茄对培养液中Ca2+和Mg2+的吸收是一种主动运输。将番茄在含Ca2+和Mg2+的培养液中培养一段时间，培养液中Ca2+和Mg2+浓度会明显下降。实验材料：两组长势相同的含Ca2+和Mg2+培养液培养的番茄，蒸馏水，HgCl2溶液。实验思路： 【过渡】我们的生命活动需要持续不断的进行，也就需要ATP不断的供应。这需要多少ATP呢？【资料】一个人在剧烈运动状态下，每分钟约有0.5kg的ATP水解释放能量，供运动所需。一个成年人在安静的状态下，24h内需有40kg的ATP被水解，提供能
11、量。你们我们细胞内有没有那么多的ATP呢？【资料】细胞中的ATP含量很少， ATP的总量仅为210mmol/L，肌细胞中的ATP只能维持肌肉收缩23钞钟左右。一方面，生命活动需要大量的ATP，另一方面细胞中只有很少量的ATP，这矛盾怎么解决呢？那怎么办呢？细胞是如何解决这一矛盾呢？【问题】再思考这个实验，在不断滴入ATP时什么物质会越来越多？是不是就没有用了？这些物质如果在我们细胞内可不可以考虑再利用？ 【实验】用32P标记磷酸加入细胞培养液，短时间内快速分离出细胞内的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基却已带上了放射性标记。这一事实说明了什么？结合刚才ATP水解的方程式请
12、同学在学案上写出ATP合成的方程式。ADP +Pi+能量 酶 ATP【问题】这个过程需要的能量从哪里来呢？深度思维2：结合资料进行ATP合成反应的再思考，归纳ATP的形成途径【问题】：结合资料思考ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量由谁来提供呢？完成导学案上的填空。【资料】1954年美国人阿龙用叶绿体加上ADP和磷酸，照光后得到ATP。说明植物可以通过什么途径形成ATP？【资料】研究发现细胞ATP的消耗量与细胞呼吸作用的强度呈正相关，当细胞ATP消耗量大时，往往细胞的呼吸作用也要增强。说明细胞可以通过什么途径形成ATP?（学生结合书上89页图5-6，自己找出ATP形成的途径，并理解。）学生
13、回答：光合作用和呼吸作用教师点拨：是不是动植物的能量来源一样呢？ 学生完善答案：植物来自光合作用和呼吸作用，动物来自呼吸作用【过渡】刚才我们从能量角度结合这两个方程式知道了形成ATP能量的来源，（ATP的形成途径）和ATP水解后释放能量的利用。【过渡】我们再来看由这两个反应实现的这个循环，我们注意到ATP水解反应的产物就是ATP合成反应的反应物，我们甚至可以将这两个反应方程式写在一起。那么问题就来了，这两个反应是不是可逆反应？这个问题不要急着回答，我们分别从酶类型、反应场所、能量来源、能量去向四方面对两个反应进行比较，然后再得出结论：同学通过小组讨论，完成学案相关内容的填写。【板书】ATP 酶
14、 ADP +Pi+能量 ADP +Pi+能量 酶 ATP酶类型：反应场所：能量来源：能量去向：【学生填写】【板书】ATP 酶 ADP +Pi+能量 ADP +Pi+能量 酶 ATP反应类型：水解反应 合成反应酶类型：水解酶 合成酶场所：活细胞所有部位 线粒体、叶绿体、细胞质基质等能量来源：高能磷酸键 有机物中的化学能、光能能量去向：用于各项生命活动 储存于高能磷酸键中【总结】这节课我们从ATP的功能开始，学习了与功能相适应的结构。在此基础上一起探讨了ATP与ADP的相互转化，在转化过程中关注了ATP的形成途径和ATP水解释放能量的利用。最后我们就ATP与ADP的相互转化的两个反应的四个方面作了比较。得出两个反应相应的物质是可逆的，但不是可逆反应。也正是因为这两个反应循环进行，使得ATP能成为细胞能量流动的通货，使得ATP在总量不是很多的情况下能持续不断的满足生命活动的能量需要。
